(57)【要約】【課題】  本発明は指内散乱光を利用して指紋を検出する方式の指紋センサにおいて、基板内透過赤外光に起因する悪影響を防止して検出精度の向上を図ることを目的とする。【解決手段】  基板５１の上面のリニア光センサチップ５２が実装されるエリアにベタ状のパターン９０を有する。パターン９０は、リニア光センサチップ実装エリア８３に対応する実装エリア対応部分９１と、この実装エリア対応部分９１より全周囲に拡大している拡大エリア部分９２Ｘ１、９２Ｘ２、９２Ｙ１、９２Ｙ２とを有する。拡大エリア部分９２Ｘ１、９２Ｘ２、９２Ｙ１、９２Ｙ２は、基板内透過赤外光１０Ｂがリニア光センサチップ５２の周囲の部分において基板５１の上面に漏れ出すことを制限する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面に、光センサチップ及び発光素子部材が実装してあり、且つ、該光センサチップ上に導光イメージガイド部材が実装してある構成の画像検出装置において、
上記基板の上面に、ベタであって、上記光センサチップが実装されるエリアに対応する実装エリア対応部分に加えて、該実装エリア対応部分を越えて上記発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさのパターンを有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像検出装置において、
上記基板の上面のパターンは、上記発光素子部材側拡大エリア部分に加えて、該発光素子部材の方向とは異なる方向にも拡大した拡大エリア部分を有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像検出装置において、
上記基板は、上記パターンの上記発光素子部材側拡大エリア部分に、複数のスルーホールを有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の画像検出装置において、
上記基板は、上記発光素子部材と上記光センサチップとの間の位置に、遮光性樹脂が充填された部分を有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の画像検出装置において、
上記発光素子部材からの光を該画像検出装置の上面に導く導光部材を更に有し、
上記基板の上面のパターンの上記発光素子部材側拡大エリア部分は、その縁が上記導光部材の実装エリアの縁と一致するように形成してあり、
上記導光部材が上記発光素子部材側拡大エリア部分の縁に突き当てて位置を決定してある構成としたことを特徴とする画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像検出装置に係り、特に、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光を利用する方式であり、且つ、受光素子が直線状に並んでいるライン型光センサを備え、指先をスライドさせて指紋を採取する構成である画像検出装置に関する。
【０００２】
近年、セキュリティの観点から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において個人認証のために手の指の指紋を識別する画像検出装置としての指紋センサを備えることが要求されてきている。ここで、指紋センサとしては、携帯通信機器のように小型の機器にも組み込めるようにサイズが小さいことの他に、ノイズが発生しにくくて検出精度が高いことが要求される。
【背景技術】
【０００３】
図１０乃至図１２は従来の指紋センサ２０を示す。各図は内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。図１２は図１０中、垂直面ＳXIIで切断した断面である。Ｘ１−Ｘ２は長手方向、Ｙ１−Ｙ２は幅方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向である。
【０００４】
指紋センサ２０は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて指紋を採取する構成であり、ガラスエポキシ樹脂製の基板２１上に、受光素子２２ａが直線状に並んで形成してあるリニア光センサチップ２２及び赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５及びチップコンデンサ２７−１，２７−２が実装してあり、更に、リニア光センサチップ２２上に導光イメージガイド部材２４が実装してあり、赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５を跨ぐように導光部材２５が接着剤部によって実装してあり、更に、全体が、遮光性の合成樹脂モールド部２８によって覆われて且つ囲まれて一体化されている構造を有する。
【０００５】
基板２１は、上面に、赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５を実装するための複数のパッド３０、及びチップコンデンサ２７−１，２７−２を実装するための複数のパッド３１等が形成してある。
【０００６】
指紋センサ２０は図１２に示すように携帯電話機の筐体に取り付けてある。指紋を採取する場合には、同じく図１２に示すように、指先１を指紋センサ２０の上面２０ａに押し当て、この状態でＹ２方向にスライドさせる操作をする。赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５が発光し、赤外照明光１０は導光部材２５を透過して、指紋センサ１０の上面より出て、指先１内に入り、指先１内の組織によって符号１２で示すように散乱される。指先１のうち導光イメージガイド部材２４の上面に接触している部分の表面から出た指内散乱光が導光イメージガイド部材２４内を通ってリニア光センサチップ２２の受光素子２２ａに届き、リニア光センサチップ２２からの情報を処理して、指先１のうち導光イメージガイド部材２４に接触している部分の線状指紋情報が得られる。指先１をスライドさせることによって、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先１の面状の指紋情報が得られる。遮光性の合成樹脂モールド部２８のうち導光部材２５とリニア光センサチップ２２との間の部分２８ａは、導光部材２５からＹ１方向に漏れ出した赤外照明光１０を遮蔽する。
【特許文献１】米国特許  ４，９３２，７７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導光イメージガイド部材２４はリニア光センサチップ２２上に接着されて実装してある。よって、接着剤が多めであった場合等には、接着剤が周囲にはみ出てはみ出し接着剤部２９が形成されてしまう。このはみ出し接着剤部２９は光を透過する。
【０００８】
上記赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５は、赤外照明光１０を上面からだけではなく下側の裏面からも放出する。また、ガラスエポキシ樹脂製の基板２１は赤外照明光１０を通す性質がある。このため、図１２に符号１０Ａで示すように、赤外発光ダイオードチップ２３−３の裏面から放出された赤外光は、基板２１内に入り、基板内透過赤外光１０Ｂとなって基板２１内を伝播し、一部の光１０Ｂ１は上記のはみ出し接着剤部２９内を通ってリニア光センサチップ２２の側面から受光素子２２ａに入射してしまう。また、一部の光１０Ｂ２はリニア光センサチップ２２の裏面からリニア光センサチップ２２を透過して受光素子２２ａに入射してしまう虞れもある。この基板内透過赤外光１０Ｂはリニア光センサチップ２２にとっては不要な光の入力であり、上記の線状指紋情報にとってはノイズとなり、線状指紋情報の精度が低下してしまうことになる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決した画像検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板の上面に、光センサチップ及び発光素子部材が実装してあり、且つ、該光センサチップ上に導光イメージガイド部材が実装してある構成の画像検出装置において、
上記基板の上面に、ベタであって、上記光センサチップが実装されるエリアに対応する実装エリア対応部分に加えて、該実装エリア対応部分を越えて上記発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさのパターンを有する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の上面に、実装エリア対応部分に加えて、この実装エリア対応部分を越えて発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさに形成してあるパターンが、発光素子部材の裏面から放出されて基板内に入って基板内を伝播する基板内透過光が基板の上面から漏れ出すことを制限する。よって、基板内透過光が光センサチップに及ぼす悪影響を防止することが可能となり、ノイズの少ない画像を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）及び図４は本発明の実施例１になる指紋センサ５０を示す。図１は図２に示す指紋センサ５０を分解して示す。図２、図３（Ａ）、（Ｂ）は内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。図４は図３（Ｂ）中、IV-IV線に沿う拡大断面図である。Ｘ１−Ｘ２は長手方向、Ｙ１−Ｙ２は幅方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向である。
【００１４】
画像検出装置としての指紋センサ５０は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて指紋を採取する構成であり、基板５１の上面に、リニア光センサチップ５２及び赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５及びチップコンデンサ５７−１，５７−２が実装してあり、ワイヤボンディングされてリニア光センサチップ５２と基板５１との間にワイヤ５９が張られており、更に、リニア光センサチップ５２上に導光イメージガイド部材６０が接着されて実装してあり、赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５を覆うように導光部材７０が接着剤部によって実装してあり、更に、全体が、遮光性の合成樹脂モールド部５８によって覆われて且つ囲まれて一体化されている構造を有する。５９ａはワイヤ５９の基板５１上へのワイヤボンディング部である。
【００１５】
基板５１は、ガラスエポキシ樹脂製であり、上面５１ａに、赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５を実装するためのパッド８０、及びチップコンデンサ５７−１，５７−２を実装するためのパッド８１、及び銅製のベタのパターン９０等が形成してある。
【００１６】
リニア光センサチップ５２は、細長い長方形状であり、上面に、多数の受光素子５２ａが直線状に並んで形成してある構成である。
【００１７】
赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５は、二つ、一つ、二つに分けられて、リニア光センサチップ５２に沿って並んでいる。
【００１８】
Ｘ１−Ｘ２方向上の光センサチップ５２と赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５との間の距離はＡ１である。距離Ａ１は、図１２中の対応する距離Ａよりも長い。
【００１９】
導光イメージガイド部材６０は、無数の光ファイバ片６１が垂直の姿勢からＸ２方向に４０度傾斜した斜めの姿勢で密集して整列している構成であり、Ｘ１−Ｘ２方向に長い直方体形状を有している。導光イメージガイド部材６０は、後述するように、指先から出た指内散乱光を選択的にリニア光センサチップ５２にまで導く役割りを有する。
【００２０】
導光部材７０は、直方体の上面を底面に対してＹ１方向に寄せて角度α（約１３度）斜めに傾斜させた形状であり、Ｘ２側から見た形状が平行四辺形である。底面側に、発光ダイオードチップ５３−１等が収まる凹部７５，７６，７７が形成してある。凹部７５，７６，７７はＹ１側までは貫通していず、各凹部７５，７６，７７のＹ１側には、壁部７８、７９、８０が形成してある。
【００２１】
この導光部材７０は、赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５の上面に接着剤が塗布された状態で、各凹部７５，７６，７７を赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５と嵌合するようにして、且つ、後述するように位置を決められて各凹部７５，７６，７７の内面と赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５の表面との隙間内の接着剤部によって接着されて実装してある。
【００２２】
導光部材７０は、導光イメージガイド部材６０側に傾斜しており、指紋センサ５０の上面５０ａ上における導光イメージガイド部材６０と導光部材７０との間の距離Ｂ１、即ち、導光イメージガイド部材６０の上面６２と導光部材７０の上面７２との間の距離Ｂ１は、図１２中の対応する距離Ｂよりも短い。
【００２３】
合成樹脂モールド部５８は遮光性を有している。合成樹脂モールド部５８のうち、導光部材７０と導光イメージガイド部材６０との間を埋めている部分は、遮光壁部５８ａを形成している。
【００２４】
図１中、符号８３はリニア光センサチップ５２が実装されるエリアである。符号８５は導光部材７０が実装されるエリアである。
【００２５】
ベタパターン９０は、リニア光センサチップ実装エリア８３に対応する実装エリア対応部分９１と、この実装エリア対応部分９１より全周囲に拡大している拡大エリア部分、即ち、Ｘ１方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｘ１、Ｘ２方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｘ２、Ｙ１方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｙ１、Ｙ２方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｙ２とを有する。なお、パターン９０はベタであり、メッシュではない。
【００２６】
Ｙ２方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｙ２は、導光部材実装エリア８５まで形成してあり、拡大エリア部分９２Ｙ２の縁部９２Ｙ２ａは、基板５１の上面５１ａに対して僅かな段差を形成して、導光部材実装エリア８５のＹ１側の縁と一致しており、導光部材７０の位置決めに利用される。
【００２７】
図４に示すように、導光部材７０は、そのＺ２側の面のうちＹ１側の縁の部分を縁部９２Ｙ２ａに突き当てて位置を決定されて実装されている。よって、導光部材７０は簡便に位置決めされて実装される。
【００２８】
同じく図４に示すように、ベタのパターン９０は、実装してあるリニア光センサチップ５２の下側の部分に加えて、リニア光センサチップ５２の周囲の部分を占めており、特に、拡大エリア部分９２Ｙ２は、リニア光センサチップ５２と導光部材７０との間の領域を占めており、後述するようにガラスエポキシ樹脂製の基板５１の内部を伝播してきた赤外光を受光素子５２ａに対して遮光する役割りを有する。この遮光については後述する。
【００２９】
指紋センサ２０は図５に示すように機器の筐体に取り付けてある。指紋を採取する場合には、同じく図６に示すように、指先１を指紋センサ５０の上面５０ａに押し当てて、Ｙ２方向にスライドさせる操作をする。
【００３０】
赤外発光ダイオードチップ５３−１〜５３−５が発光し、赤外照明光１０は接着剤部を透過し、導光部材７０内に入りこれを透過し、上面７２より一様に光って、指紋センサ５０の上面５０ａより出て、指先１内に入射し、指先１内の組織によって符号１２で示すように散乱される。
【００３１】
図６に拡大して示すように、指先１のうち指紋センサ５０に接触している部分の表面から出た指内散乱光が上面６２より導光イメージガイド部材６０内に入射する。この入射した光のうち、凹の部分１ｂから出て一旦空間１５を経て導光イメージガイド部材６０に入射した光１３ｂは導光イメージガイド部材６０内で吸収されてリニア光センサチップ５２には届かず、凸の部分１ａから出て直接に導光イメージガイド部材６０に入射した光１３ａは導光イメージガイド部材６０内で全反射されてリニア光センサチップ５２の受光素子５２ａに届き、リニア光センサチップ５２からの情報を処理して、指先１のうち導光イメージガイド部材６０に接触している部分の線状指紋情報が得られる。指先１をスライドさせることによって、指先１のうち導光イメージガイド部材６０に接触している部分が指の先側に移ってゆき、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先１の面状の指紋情報が得られる。
【００３２】
ここで、図５を参照して、赤外発光ダイオードチップ５３−３の裏面から放出され、基板５１内に入り、基板５１内を伝播する基板内透過赤外光１０Ｂの挙動について説明する。
【００３３】
基板内透過赤外光１０Ｂの一部はリニア光センサチップ５２に向かって進み、符号１０Ｂ１で示すように基板５１の上面からＺ１方向に出ようとする。
【００３４】
しかし、本発明では、第１には銅製のベタのパターン９０のうちの拡大エリア部分９２Ｙ２が存在することによって、この拡大エリア部分９２Ｙ２がリニア光センサチップ５２と導光部材７０との間の部分において基板５１の上面からＺ１方向に出ようとする基板内透過赤外光１０Ｂ１を遮蔽して、基板５１の上面からＺ１方向に出ることを防止する。このため、導光イメージガイド部材６０をリニア光センサチップ５２の上面に実装するときに使用した接着剤の一部が導光部材７０側に溢れてはみ出し接着剤部２９が形成されている場合であっても、基板内透過赤外光１０Ｂ１がはみ出し接着剤部２９に入ることが制限される。また、はみ出し接着剤部２９が形成されていない場合でも、基板内透過赤外光１０Ｂ１がリニア光センサチップ５２のＹ２側の縁と遮光壁部５８ａとの境界１００に入り込むことも制限される。
【００３５】
また、第１には銅製のベタのパターン９０のうちの実装エリア部分９１が存在することによって、この実装エリア部分９１がリニア光センサチップ５２の真下の位置において基板５１の上面からＺ１方向に出ようとする基板内透過赤外光１０Ｂ２を遮蔽して、基板内透過赤外光１０Ｂ２がリニア光センサチップ５２の下面に届くことも制限される。
【００３６】
よって、基板内透過赤外光１０Ｂが、リニア光センサチップ５２の側面側から回りこんで受光素子５２ａに入射してしまうこと、及びリニア光センサチップ５２を透過してリニア光センサチップ５２の裏面から受光素子５２ａに入射してしまうことが制限される。これによってノイズの発生が抑制され、指紋情報は従来に比較して精度良く得られる。
【００３７】
また、パターン９０は、拡大エリア部分９２Ｙ２に加えて、Ｘ１方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｘ１、Ｘ２方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｘ２、及びＹ１方向に拡大している拡大エリア部分９２Ｙ１を有しているため、基板内透過赤外光１０ＢがＹ１側、Ｘ１側、及びＸ２側から回り込んで受光素子５２ａに向かうことも制限される。これによっても、ノイズの発生が抑制され、指紋情報は更に精度良く得られる。
【００３８】
また、図４に示すように、距離Ａ１は距離Ａよりも長く、よって、赤外発光ダイオードチップ２３−１〜２３−５の光センサチップ５２への影響が従来に比較して及び難いこと、及び、距離Ｂ１は距離Ｂよりも短く、よって、導光部材７０から光が出射する位置と導光イメージガイド部材６０に光が入射する位置とが接近しており、よって、指先１のうち導光イメージガイド部材６０に接触している部分から出て、導光イメージガイド部材６０内に入る光の強度は従来に比較して強くなることによっても、指紋情報は従来に比較して精度良く得られる。
【実施例２】
【００３９】
図７、図８及び図９は本発明の実施例２になる指紋センサ５０Ａを示す。図７は指紋センサ５０Ａを分解して示す。図８は図７中、VIII-VIII線を含む垂直面で断面して拡大して示す。図９は図７中、IX-IX線を含む垂直面で断面して拡大して示す。
【００４０】
この指紋センサ５０Ａは、上記の実施例１になる指紋センサ５０と同じくリニア光センサチップ５２に向かって進む基板内透過赤外光１０Ｂが基板５１の上面からＺ１方向に出ることを制限することに加えて、リニア光センサチップ５２に向かって進む基板内透過赤外光１０Ｂの量を減らすようにしたものである。
【００４１】
指紋センサ５０Ａは、図１に示す指紋センサ５０と比較して、以下の構成が相違している。
【００４２】
基板５１Ａは、銅製のベタのパターン９０のうちの拡大エリア部分９２Ｙ２であって特にパッド８０に対応する部分に、スルーホール１１０が複数並んで形成してある。スルーホール１１０は、図８に示すように、内周面に銅メッキ膜１１１を有する構造である。このスルーホール１１０は、合成樹脂モールド部５８を形成するときに、遮光性合成樹脂でもって充填されて埋められている。図８中、１１２はスルーホール１１０を埋めている遮光性合成樹脂円柱部である。
【００４３】
また、図７に示すように、基板５１Ａは、パターン９０の外側の部分であってパッド８０に対応する部分に、貫通孔１２０が形成してある。貫通孔１２０は合成樹脂モールド部５８を形成するときに、遮光性合成樹脂でもって充填されて埋められている。図９中、１２１は貫通孔１２０を埋めている遮光性合成樹脂円柱部である。
【００４４】
図８に示すように、赤外発光ダイオードチップ５３−３の裏面から放出され、基板５１内に入り、基板５１内を伝播する基板内透過赤外光１０Ｂのうちの一部は、スルーホール１１０の内周面の銅メッキ膜１１１に当りここで遮断され、それ以上のＹ１方向への伝播は制限される。また、図９に示すように、赤外発光ダイオードチップ５３−２の裏面から放出され、基板５１内に入り、基板５１内を伝播する基板内透過赤外光１０Ｂのうちの一部は、貫通孔１２０内の遮光性合成樹脂円柱部１２１に当りここで遮断され、それ以上のＹ１方向への伝播は制限される。
【００４５】
よって、リニア光センサチップ５２に向かって進む基板内透過赤外光１０Ｂ１の量を減らされ、ノイズの発生が実施例１に比較して更に抑制され、指紋情報は実施例１に比較して更に精度良く得られる。
【００４６】
なお、基板５１Ａにスルーホール１１０及び貫通孔１２０を複数形成して貫通孔１２０を遮光性合成樹脂でもって充填した構成に代えて、基板５１Ａのうちスルーホール１１０及び貫通孔１２０が形成されている部分に溝を形成してこの溝を遮光性合成樹脂でもって充填した構成としてもよい。
【００４７】
なお、本発明のベタパターン９０を、リニア光センサチップ実装エリア８３に対応する実装エリア対応部分９１より全周囲に拡大している拡大エリア部分を有する大きさとして、基板内透過赤外光１０Ｂが基板の上方に漏れ出そうとすることを制限しようとする技術的思想は、光センサチップが受光素子がマトリクス状に並んでいるエリア型光センサチップであり、導光イメージガイド部材がその断面が指先に対応する大きさのものである場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１になる指紋センサの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例１になる指紋センサの斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２の指紋センサの平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図４】図３（Ｂ）中、IV-IV線に沿う拡大断面図である。
【図５】指紋情報を得ているときの状態を示す図である。
【図６】指先から出た光が導光イメージガイド部材内を伝播する状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例２になる指紋センサの分解斜視図である。
【図８】図７中、VIII-VIII線を含む垂直面で断面して拡大して示す断面図である。
【図９】図７中、IX-IX線を含む垂直面で断面して拡大して示す断面図である。
【図１０】従来の１例の指紋センサの斜視図である。
【図１１】図１０の指紋センサの分解斜視図である。
【図１２】図１０中、垂直面ＳXIIで切断した断面であり、指紋情報を得ているときの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０Ｂ  基板内透過赤外光
５０，５０Ａ  指紋センサ
５１  基板
５２  光センサチップ
５２ａ  受光素子
５３−１〜５３−５  赤外発光ダイオードチップ
５８  合成樹脂モールド部
６０  導光イメージガイド部材
７０  導光部材
９０  ベタパターン
９１  実装エリア対応部分
９２Ｘ１、９２Ｘ２、９２Ｙ１、９２Ｙ２  拡大エリア部分
１１０  スルーホール
１１１  銅メッキ膜
１１２  遮光性合成樹脂円柱部
１２０  貫通孔
１２１  遮光性合成樹脂円柱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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